Android中的SPI实现

SPI是JVM世界中的标准API，但在Android应用程序中并不常用。然而，它可以非常有用地实现插件架构。让我们探讨一下如何在Android中利用SPI。

问题

在Android中，不同的提供者为推送功能提供服务，而在大型项目中，使用单一实现是不可行的。以下是一些可用的提供者：

• FCM（Firebase Cloud Messaging）：主要的推送服务实现，但需要Google服务，可能无法在所有设备上使用。
• ADM（Amazon Device Messaging）：Amazon设备（Kindle设备）上的实现，仅在Amazon设备上运行。
• HCM（Huawei Cloud Messaging）：华为设备上的实现。
• Baidu（Baidu Push SDK）：主要用于中国的推送服务实现。

由于有如此多的服务，管理和初始化它们变得具有挑战性。

当我们需要为不同的应用程序构建提供不同的服务集时，问题变得更加困难。以下是一些示例：

• Google Play控制台不允许发布包含百度服务的应用程序。因此，百度服务应仅包含在面向中国的构建中。
• Amazon设备消息传递仅适用于Amazon设备，因此在仅针对Amazon应用商店的构建中包含它是有意义的。
• 华为实现在面向华为商店的构建中是有意义的。

解决方案

为了解决这个问题，我们可以从创建推送服务实现的抽象层开始。这个抽象层应该放在一个单独的Gradle模块中，以便它可以轻松地作为其他实现模块的依赖项添加。

抽象层

我们可以通过创建以下通用接口来为推送服务定义抽象层：

package com.kurantsov.pushservice

import android.content.Context

/**
 * Interface used to provide push service implementation via SPI
 */
interface PushService {
    /**
     * Type of the push service implementation
     */
    val type: PushServiceType

    /**
     * Priority of the push service implementation
     */
    val priority: PushServicePriority

    /**
     * Returns if the push service implementation is available on the device
     */
    fun isAvailable(context: Context): Boolean

    /**
     * Initializes push service
     */
    fun initialize(context: Context)
}

/**
 * Describes type of the push service implementation
 */
interface PushServiceType {
    val name: String
    val description: String
}

sealed class PushServicePriority(val value: Int) {
    object High : PushServicePriority(0)
    object Medium : PushServicePriority(1)
    object Low : PushServicePriority(2)
}

实现

然后，我们可以基于推送服务提供者实现一个通用接口。

为此，我们可以为每个实现创建一个Gradle模块。

Firebase Cloud Messaging实现示例：

package com.kurantsov.pushservice.firebase

import android.content.Context
import android.util.Log
import com.google.android.gms.common.ConnectionResult
import com.google.android.gms.common.GoogleApiAvailability
import com.google.firebase.ktx.Firebase
import com.google.firebase.messaging.ktx.messaging
import com.kurantsov.pushservice.PushService
import com.kurantsov.pushservice.PushServiceManager
import com.kurantsov.pushservice.PushServicePriority
import com.kurantsov.pushservice.PushServiceType

class FirebasePushService : PushService {
    override val type: PushServiceType = FirebasePushServiceType
    override val priority: PushServicePriority = PushServicePriority.High

    override fun isAvailable(context: Context): Boolean {
        val availability =
            GoogleApiAvailability.getInstance().isGooglePlayServicesAvailable(context)
        return availability == ConnectionResult.SUCCESS
    }

    override fun initialize(context: Context) {
        Firebase.messaging.token.addOnCompleteListener { task ->
            if (!task.isSuccessful) {
                Log.w(TAG, "Fetching FCM registration token failed", task.exception)
            }

            val token = task.result

            PushServiceManager.setPushToken(token, FirebasePushServiceType)
        }
    }

    private companion object {
        const val TAG = "FirebasePushService"
    }
}

object FirebasePushServiceType : PushServiceType {
    override val name: String = "FCM"
    override val description: String = "Firebase"
}

Amazon Device Messaging实现示例：

package com.kurantsov.pushservice.amazon

import android.content.Context
import com.amazon.device.messaging.ADM
import com.kurantsov.pushservice.PushService
import com.kurantsov.pushservice.PushServicePriority
import com.kurantsov.pushservice.PushServiceType

/**
 * Amazon device messaging implementation of the push service
 */
class AmazonPushService : PushService {
    override val type: PushServiceType = AmazonPushServiceType
    override val priority: PushServicePriority = PushServicePriority.High

    override fun isAvailable(context: Context): Boolean {
        return isAmazonServicesAvailable
    }

    override fun initialize(context: Context) {
        val adm = ADM(context)
        adm.registrationId?.let { token ->
            handleRegistrationSuccess(token)
        } ?: run {
            adm.startRegister()
        }
    }
}

object AmazonPushServiceType : PushServiceType {
    override val name: String = "ADM"
    override val description: String = "Amazon"
}

/**
 * Returns if amazon device messaging is available on the device
 */
val isAmazonServicesAvailable: Boolean by lazy {
    try {
        Class.forName("com.amazon.device.messaging.ADM")
        true
    } catch (e: ClassNotFoundException) {
        false
    }
}

实现注册

为了使实现通过SPI“可发现”，我们需要进行注册。这可以通过在META-INF/services/{接口的全限定名}中添加实现的完全限定名称来完成。这需要在提供接口实现的每个模块中完成。

Firebase实现文件示例内容：

com.kurantsov.pushservice.firebase.FirebasePushService
请注意，要将服务文件夹的完整路径包含在模块的结果AAR中，路径是：{模块路径}/src/main/resources/META-INF/services

Android Studio项目视图中的SPI注册示例

用法

最后一步是使用接口实现。以下是SPI使用示例：

import java.util.ServiceLoader

private fun listImplementations(context: Context) {
    //Loading push service implementations
    val serviceLoader = ServiceLoader.load(PushService::class.java)
    //Logging implementations
    serviceLoader
        .sortedBy { pusService -> pusService.priority.value }
        .forEach { pushService ->
            val isAvailable = pushService.isAvailable(context)
            Log.d(
                TAG, "Push service implementation - ${pushService.type.description}, " +
                        "available - $isAvailable"
            )
        }
}

示例输出如下：

Push service implementation - Firebase, available - true
Push service implementation - Amazon, available - false
Push service implementation - Huawei, available - true
Push service implementation - Baidu, available - true

完整代码请参考

https://github.com/ArtsemKurantsou/SPI4Android

额外内容

PushServiceManager

以下是一个更“真实”的示例，展示了PushServiceManager的用法：

package com.kurantsov.pushservice

import android.content.Context
import android.util.Log
import java.util.ServiceLoader
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean

object PushServiceManager {
    private const val TAG = "PushServiceManager"
    var pushToken: PushToken = PushToken.NotInitialized
        private set

    private val isInitialized: AtomicBoolean = AtomicBoolean(false)
    private val tokenChangedListeners: MutableSet<OnPushTokenChangedListener> =
        CopyOnWriteArraySet()
    private var selectedPushServiceType: PushServiceType? = null

    fun initialize(context: Context) {
        if (isInitialized.get()) {
            Log.d(TAG, "Push service is initialized already")
            return
        }
        synchronized(this) {
            if (isInitialized.get()) {
                Log.d(TAG, "Push service is initialized already")
                return
            }
            performServiceInitialization(context)
        }
    }

    private fun performServiceInitialization(context: Context) {
        //Loading push service implementations
        val serviceLoader = ServiceLoader.load(PushService::class.java)
        val selectedImplementation = serviceLoader
            .sortedBy { pusService -> pusService.priority.value }
            .firstOrNull { pushService ->
                val isAvailable = pushService.isAvailable(context)
                Log.d(
                    TAG, "Checking push service - ${pushService.type.description}, " +
                            "available - $isAvailable"
                )
                isAvailable
            }
        if (selectedImplementation != null) {
            selectedImplementation.initialize(context)
            selectedPushServiceType = selectedImplementation.type
            isInitialized.set(true)
            Log.i(TAG, "Push service initialized with ${selectedImplementation.type.description}")
        } else {
            Log.e(TAG, "Push service implementation failed. No implementations found!")
            throw IllegalStateException("No push service implementations found!")
        }
    }

    /**
     * Adds listener for the push token updates. Called immediately if token is available
     * already.
     */
    fun addOnPushTokenChangedListener(listener: OnPushTokenChangedListener) {
        tokenChangedListeners.add(listener)
        val currentToken = pushToken
        if (currentToken is PushToken.Initialized) {
            listener.onPushTokenChanged(currentToken)
        }
    }

    /**
     * Removes listener for the push token updates.
     */
    fun removeOnPushTokenChangedListener(listener: OnPushTokenChangedListener) {
        tokenChangedListeners.remove(listener)
    }

    /**
     * Called by push service implementation to notify about push token change.
     */
    fun setPushToken(token: String, serviceType: PushServiceType) {
        if (selectedPushServiceType != serviceType) {
            Log.w(TAG, "setPushToken called from unexpected implementation. " +
                    "Selected implementation - ${selectedPushServiceType?.description}, " +
                    "Called by - ${serviceType.description}")
            return
        }
        val initializedToken = PushToken.Initialized(token, serviceType)
        this.pushToken = initializedToken
        tokenChangedListeners.forEach { listener ->
            listener.onPushTokenChanged(initializedToken)
        }
    }

    /**
     * Called by push service implementation to notify about push message.
     */
    fun processMessage(message: Map<String, String>, sender: String) {
        Log.d(TAG, "processMessage: sender - $sender, message - $message")
    }

}

PushServiceInitializer

为了简化推送服务的最终集成，我们可以使用App启动库，这样“app”模块就不需要添加其他内容。

Initializer:

package com.kurantsov.pushservice

import android.content.Context
import android.util.Log
import androidx.startup.Initializer

class PushServiceInitializer : Initializer<PushServiceManager> {
    override fun create(context: Context): PushServiceManager {
        runCatching {
            PushServiceManager.initialize(context)
        }.onFailure { e ->
            Log.e(TAG, "create: failed to initialize push service", e)
        }.onSuccess {
            Log.d(TAG, "create: Push service initialized successfully")
        }
        return PushServiceManager
    }

    override fun dependencies(): List<Class<out Initializer<*>>> = emptyList()

    private companion object {
        const val TAG = "PushServiceInitializer"
    }
}

AndroidManifest:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">

    <application>
        <provider
            android:name="androidx.startup.InitializationProvider"
            android:authorities="${applicationId}.androidx-startup"
            android:exported="false"
            tools:node="merge">
            <meta-data
                android:name="com.kurantsov.pushservice.PushServiceInitializer"
                android:value="androidx.startup" />
        </provider>

    </application>
</manifest>

编译时实现选择

由于使用了推送服务实现的SPI，我们有几个模块提供了实现。要将其添加到最终的apk中，我们只需要在实现模块上添加依赖关系。

有几种方法可以在编译时添加/删除依赖项。例如：

我们可以创建几个应用程序的构建变体，并使用基于变体的依赖关系（例如，如果我们有华为变体，我们可以使用huaweiImplementation而不是implementation；这样只会为中国变体添加依赖项）。
基于编译标志进行依赖项的添加。
以下是基于标志的方法示例（ app/build.gradle.kts）：

dependencies {
    implementation(project(":push-service:core"))
    implementation(project(":push-service:firebase"))
    if (getBooleanProperty("amazon")) {
        implementation(project(":push-service:amazon"))
    }
    if (getBooleanProperty("huawei")) {
        implementation(project(":push-service:huawei"))
    }
    if (getBooleanProperty("baidu")) {
        implementation(project(":push-service:baidu"))
    }
}

fun getBooleanProperty(propertyName: String): Boolean {
    return properties[propertyName]?.toString()?.toBoolean() == true
}

然后，我们可以在编译过程中使用命令行中的-P{标志名称}={值}来添加这些标志。以下是添加所有实现的命令示例：

gradle :app:assemble -Pamazon=true -Phuawei=true -Pbaidu=true

aar/apk中的SPI实现

您可以使用Android Studio内置的apk资源管理器验证aar/apk文件中的SPI实现。

在aar文件中，META-INF/services文件夹位于classes.jar内部。Firebase实现aar示例：

在apk文件中，META-INF/services文件夹位于apk根目录中。以下是最终apk示例：

参考链接

https://github.com/ArtsemKurantsou/SPI4Android
https://en.wikipedia.org/wiki/Service_provider_interface
https://developer.android.com/topic/libraries/app-startup